JP2008520929A - 自己制御ソレノイドバルブ装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、ソレノイドバルブ、チョーク、制御装置に接続される圧力センサ、制御装置とソレノイドバルブの間で、開信号及び/又は閉信号を伝送するための接続線、制御装置とアクチュエータとの間で、
チョークを自動的に設定するための信号を伝送するためのチョークのための接続線を有するソレノイドバルブ装置に関する。前記制御装置は出力の圧力曲線を表わすデータを測定する。
【選択図】図１

Description

本発明はソレノイドバルブ装置に関するもので、ソレノイドバルブの開閉時の圧力の増加曲線の制御を必要とする応用のためのものである。本装置は特に、ポリエチレン テレフタレート ボトルの製造方法のプレブローイング段階又は、更に一般的にブローイング(blowing)段階のための応用に適したものである。本発明は、関連する方法に関する。

従来技術において、ポリエチレン テレフタレート ボトルの製造方法のプレブローイング段階は次のように行われる。
―製造するボトルブランク（a blank of bottle）に結合されるソレノイドバルブはボトル製造システムからの電気的開始信号を受信する。このコマンドの後、ソレノイドバルブが開き、低圧（例えば３bar）のソースから来るガスを通過させる。そのガスは粗作りボトルに入る。ソレノイドバルブの反応時間があって後、ボトル製造システムからのの信号に対して、プレブローイング段階の開始時間が遅れる。
―その後、圧力はボトルの内部で所定の傾きで、例えば３barである最終プレブローイング圧力に達するまで、徐々に上昇する。

ソレノイドバルブの動作及びボトルのガス圧力に連動したやり方で、その間に、延伸軸（drawing shaft）はボトル底を押し、所望の形をボトルに形成する。

従来技術のソレノイドバルブはこの例では次のような欠点を有している。
―それらの使用とその特徴に従って、前記システムの信号とソレノイドバルブの実際の開口との間の時間はソレノイドバルブの時間に従って変化する。その結果、プレブローイング開始時間が不確定になり、このために延伸軸の動きと調和できず、ボトル製造プロセスを円滑にコントロールできない；
―同様に、圧力増大スロープが完全にはコントロールされない。今日では、ソレノイドバルブへの入力部に配置されるチョークの手動設定により修正することができる。しかしながら、この設定は手動で設定され、生成されたボトルをオペレータが目視診断して直感的に行われる。結果はほとんど制御しないスロープであり、結果としてプレブローイング段階の期間は不安定であり、それは前記の点の問題と同じ問題を引き起こす。
―最後に、圧力がガス源の圧力値で（即ち、前例で、３bar）、安定になったときに、この段階は終了する。このプレブローイング段階の後、ボトル製造方法は高い圧力でガスを吹き込む作業が続く。従って、ソレノイドバルブは２つの圧力源で動作しなければならない。これは不便である。

本発明の目的は、上記の欠点のないソレノイドバルブ装置を提案することである。更に正確にいえば、本発明の第１の目的は、開口コマンド後、圧力増加をよくコントロールできるソレノイドバルブ装置を提案することである。

本発明の第２の目的は、単一の高圧力源を使って動作できるソレノイドバルブ装置を提案することである。

本発明の第３の目的は、例えばポリエチレン テレフタレート ボトルの製造に適合した、よくコントロールできるブローイング方法を提案することである。

本発明はソレノイドバルブとチョークを有するソレノイドバルブ装置に基づくもので、同装置が制御装置に接続された圧力センサ、制御装置とそれに対し開（opening）信号及び/又は閉(closing)信号を送信するためのソレノイドバルブとの間の接続、及び、制御装置とそれに対しチョークを自動的に設定するための信号を送信するためのチョーク用アクチュエータとの間の接続を有する点に特徴がある。

前記制御装置は制御ソフトを実装するマイクロプロセッサと測定値の履歴を記憶することの出来るメモリを有することができる。更に、制御装置は開制御信号を受信することのできる外部への接続を有することができる。

前記チョークは、アクチュエータの動作を促進する圧力均等化手段を有してもよい。但し、前記アクチュエータは別の実施例では、リニアステッピングモータであってよい。

前記ソレノイドバルブはノンリターンバルブを有してもよい。

本発明には、又、ブローイング方法に関するものであり、各ブローイング段階で、次のステップを有している点に特徴がある。
―センサによる最初の実時間の測定、制御装置への送信及び、メモリへの記憶。
―圧力増加スロープの測定、制御装置への送信及び、メモリへの記憶。
―ブローイングの最終圧力の測定、制御装置への送信及び、メモリへの記憶。

又、本発明には、各ブローイング段階の間の次のステップを有している点に特徴がある。
―制御装置のソフトウェアによる上記３測定と、メモリに記憶された履歴との比較とデビエーションの場合における自動的な調整。

このブローイング方法は圧力センサによる周期的な圧力測定、制御装置への前記値の送信、及び、これらの値と関連した時間の記憶を含んでいる。

また、それは次の最初のステップを含んでいる。
―ソレノイドバルブ装置へ送信する制御信号の開始。
―所定アイドリング時間の後、制御装置によるソレノイドバルブへ送信する制御信号の開始。

実施例によると、前記ブローイング方法は、圧力曲線スロープからの逸脱の場合の再調整を含むものである。これは、制御装置がリニアアクチュエータへ送信する制御信号からなり、チョークの設定を変更するものである。

実施例によると、前記ブローイング方法は、ブローイング最終圧力からずれる場合の再調整を含むものである。これは、ソレノイドバルブの閉鎖のコマンドを送信する時間を変更するものである。

本発明によると、この方法はＰＥＴボトルの製造に応用できる。

本発明の目的、特徴、長所は、図面に基づいて、具体的な非限定的な実施例の以下の説明において、詳細に開示される。

ＰＥＴボトル製造の分野における本発明の応用を、１つの具体的な実施例を以って下に説明する。

図１の機能ブロックで示された本実施例によると、ソレノイドバルブ装置はソレノイドバルブ１、チョーク２、チョーク２のためのアクチュエータ３、圧力センサ４と、制御装置５を含む。ソレノイドバルブ装置は入力部６において、ガス供給源と接続されている。ガスはチョーク２、ソレノイドバルブ１と圧力センサ４を通って、装置の出力部７に到達する。出力部は例えば、ＰＥＴボトルブランク２０に接続されている。制御装置５は電気的装置で、主要部として、ソフトウェア９を実行するマイクロプロセッサ８、メモリ１０と図示しないクロックから構成されている。それは外部システムと接続線１１を介してデータを交換することができ、アクチュエータ３（接続線１３）ソレノイドバルブ１（接続線１５）とセンサ４（接続線１４）と接続されている。

図２のタイムチャートで示すＰＥＴボトルのプレブローイング段階において、制御装置は、時間ｔ0時に（図２のカーブ１６上に示す）、外部システムから接続線１１を介して信号を受け取る。これによりプレブローイングサイクルを開始するためのスタートを与える。すると、制御装置５は、図２のカーブ１７で示す時刻に接続線１５を介してソレノイドバルブにコマンドを送出する。即ち、２０と５０ミリ秒のアイドリング期間ｔ１−ｔ０が過ぎた時点。

次にセンサ４は圧力を周期的に、例えば５００ミリ秒毎に、測定し、測定値を接続線１４を介して制御装置５に送信する。制御装置は、所定周期で圧力と関係時間の値の組をメモリ１０に記憶する。例えば、所望の最終圧力は６barである実施例において、圧力値0.5bar、3bar、６barの時間を記憶されることができる。メモリ１０はこれらの値を記憶し、例えば、最終の１０ブローイングサイクルの値を含む履歴を残す。

最後に、所定時刻ｔ４において、制御装置５はソレノイドバルブ１に閉鎖信号を送る。すると、圧力は最終値６barで時刻ｔ５で徐々に安定化する。得られた圧力曲線１８を図２に示す。

２つのプレブローイングサイクルの間に、制御装置５のソフトウェア９は最終記録データを解析し、それらを既に記憶されている履歴と比較を行う。この解析は次のデータを含む。

―全システムからのオープニング信号とプレブローニングの開始との期間、この期間は巡回ｔ２−ｔ０に等しい。但しｔ２は圧力の極端に低い値Ｐ０（この例では、例えば０．５bar）を検出するものである。このデータのずれは、履歴を解析することにより得られるが、このデータのずれの場合、ソフトウェア９は再調整ステップを行う。この再調整ステップはシステムからのスタート信号と制御装置によるオープニング信号の送信との期間（アイドリング時間ｔ１−ｔ０）を変えるものである。この再調整の目的はシステムにより与えれた開始信号と現実のプレブローイング開始信号との完全に一定の期間（ｔ２−ｔ０）を保証するものである。この再調整はソフトウェア９により実行される次の式を使うことにより行われる。
Ｔｌｎ＝Ｔｌｎ-１ ＋（Ｔ２―Ｔ２ｎ-１）、
但し、
Ｔｌｎは、システムからの信号と次のサイクルのオープング信号ｎとの間の期間（ｔ１−ｔ０）を表わす。
Ｔｌｎ-１は、サイクルｎ−１における同期間を表わす。
Ｔ２は、全システムからのオープング信号とプレブローイングサイクルの現実のスタート信号との間の所望の期間（ｔ２−ｔ０）を表わす。
Ｔ２ｎ-１は、全システムからのオープング信号とプレブローイングサイクルの現実のスタートとの間の、サイクルｎー１で測定した期間（ｔ２−ｔ０）を表わす。

―３barの中間圧力Ｉｎｔｐの測定及び、曲線（ｔ＝ｔ２）のスタート点の測定を使って算出した圧力の増加曲線のスロープ。前記データに関しては、ソフトウェア９はこのデータのずれの可能性を検出し、必要に応じて再調整ステップを行う。そのためには、それは、接続線１３を解して制御信号をアクチュエータ３に送ることにより、チョーク２の位置の設定に影響を与え、これにより自動的な設定が可能になる。この再調整の例として次の公式が使われる。
Position_rest_ｎ＝Position_rest_ｎ-１ + G1（T３-T3ｎ-１）
但し、
Position_rest_ｎは、次のサイクルにおけるこの同一値を表わす。
G1は、線形係数又は、代替として、複素ゲイン（例えば、PIDコレクタ）を表わす。
T３は、圧力増加の実際のスタートと、３barの中間圧力Tntpとの間の期間（ｔ３−ｔ２）を表わす。
T3ｎ-１は、前のサイクルにおける同一測定期間を表わす。

一定入力圧力と一定圧力増加スロープに対する最終プレブローイング圧力Finp。これはソレノイドバルブの閉鎖時刻ｔ４に依存する。前記２つのデータのように、ソフトウェア９はこのデータの可能なずれを検出し、ソレノイドバルブの閉鎖時刻を、例えば次の計算に基づいて再調整する。
Ｔ4ｎ＝Ｔ4ｎ-１ ＋ Ｇ2（Ｆｉｎｐ―Ｆｉｎｐ_ｎ-１）、
但し、
Ｔ4ｎは、ソレノイドバルブの開の信号と閉の信号との間の期間（Ｔ４−ｔ１）を表わす。
Ｔ4ｎ-１は、前のサイクルにおけるこの同一期間を表わす。
Ｇ２は、線形係数又は、代替として、複素ゲイン（例えば、PIDコレクタ）を表わす。
Ｆｉｎｐは、この例における６barの所望の最終圧力を表わす。
Ｆｉｎｐ_ｎ-１はサイクルｎ-１における最終測定圧力を表わす。

これら全測定とデータは図２に示されている。図２では、最初のカーブ１６は全システム（発明のソレノイドバルブ装置の外部）からの信号に対応している。この信号は時刻ｔ０の開信号を表すものである。第２カーブ１７は時刻ｔ１とｔ４において制御装置５により送信されるソレノイドバルブの開信号と閉信号に対応する。又、第３カーブ１８はソレノイドバルブの出力であってセンサ４により測定される圧力の増加を示している。

従って、装置の動作原理は、それを特徴付けるデータの履歴追跡（historical tracking）を基に、各使用の間のそれらの制御に基づいている。この原理は参照とする理論的なカーブに基づく実時間制御とは異なる。前の実施例において説明した計算方法は異なり、過去の数サイクルの値を考慮し、更に複雑な、必ずしもリニアではない式が使われ、使用材料（material used）の特徴に適合させる。このように、高入力圧力に対し変動する値がある時でさえ、前記方法によれば、よい結果が得られる。計算方法を選択することにより影響が減るからである。注目すべきことは、ボトルの破損とかの例外的な事象の間の測定結果は、それらは意味がないので記録されず、出力信号はクライアントに対し、所望の出力プロセッサファイルは、規定の受け入れられた基準（許容度）に従っても達成されず、ボトルの自動ソート（フォールトの場合はスクラップされる）を実行できず及び/又は続くブローイング段階を実行できないことを表わしている。

図３は更に詳しい、本発明に基づく装置の構成を示す。アクチュエータ３はリニアステッピングモータで、チョーク２の設定に影響を与える軸の横方向運動を許容する。高圧ガスが装置に存在する場合極めて強力なモータの使用を避けるために、圧力の均等化がチョークの両側（チャンバー２１と２２）で行われ、高圧がモータの動作を妨害しないようにする。更に、非動作時での温度上昇を防止するために、電力供給を削減し、モータを経済的モードにすることが推奨されるけれども、プレブローイング段階でフルパワーモードにし、チョークの制御状態の良好な保持を保証する。即ち、モータはブレーキ機能を有し、この段階で付加される圧力を防止する。代替実施例において、リニアアクチュエータは本発明の範囲から逸脱しない。

更に、ソレノイドバルブ１はノンリターンバルブ２３を備え、装置が２つの入力源（低圧と高圧）を持つ実施例において、装置の入力部と出力部との間に圧力が逆転する場合に、ガスが反対方向に循環するのを防止する。

本発明の装置は初期段階でのメリットがある。例えば、図４に示すように、最初の使用（ステージ０）または環境の変化（リターン２４）の後である。実際、装置は、接続線１１を介して圧力測定データを外部に送る。これによりオペレータは各試行時に実際の圧力増加曲線を知り、複数の繰返しで（矢印２５）設定を調整する（ステージ１）ことができる。試行が最終的で、有効なものであるときには、制御装置５にこれらデータをマニュアルで入力することにより、チョーク、アイドリング時間、閉鎖時間に対する最初の設定又はインストラクションを割当てることができる(ステージ２)。次に、前記の通り、装置は繰返し操作モード（ステージ２６）、制御操作モード（ステージ３）に入る。

本発明は、ボトル製造のためのプレブローイング方法に関するものであり、この方法は各プレブローイング段階に対し次のステップを含んでいる。
−最初の実時間ｔ２の測定；
−圧力増加スロープの測定；
−最終圧力のプレブローイングの測定。

各プレブローイング段階の間で、本方法は次のステップを含んでいる。
―ずれが有る場合、三つの以前に行われた測定と履歴及び自動的再調整との比較

以上の通りであるから、上記ソレノイドバルブ装置により所望の目的が達せられる。それは独立的に動作タイミングの差を独立して検出し、最初に与えられたインストラクションを再調整し、一定動作を維持し、理想的な出力または圧力曲線を確実にする。

本発明は上記の通り、ポリエチレン テレフタレート ボトルのブローイング プロセスへの応用に関して説明したが、その概念は、変形可能な又は非変形可能なボリュームで繰返の、圧力のプロファイルの作成のコントロールが必要な他の分野へ応用できるものである。例えば、ジャキとかペンチのような空圧クランピング要素において実施することができる。

本発明の１つの実施例によるソレノイドバルブバルブの機能ダイアグラム図である。 本発明の方法による、横軸を時間、縦軸を圧力とした、圧力曲線、並びに、システムから及び制御装置からの信号を示す図である。 １つの実施例によるソレノイドバルブバルブ装置の断面図である。 本発明による装置の種々の動作段階を示すフローチャートである。

Claims (12)

1. ソレノイドバルブ（１）とチョーク（２）を有するソレノイドバルブ装置であって、
   制御装置（５）に接続される（１４）圧力センサ（４）、開信号及び/又は閉信号をそれに送信するための制御装置（５）とソレノイドバルブ（１）との間の接続線（１４）、チョーク（２）を自動的に設定するための信号をそれに送信するための制御装置（５）とアクチュエータ（３）との間の接続線（１３）を有することを特徴とするソレノイドバルブ装置。
2. 制御装置（５）は、制御プログラムを実行することができるマイクロプロセッサ（８）と測定値の履歴を記憶できるメモリ（１０）を有することを特徴とする請求項１に記載のソレノイドバルブ装置。
3. 制御装置（５）は開制御信号を受信することのできる外部への接続線を含むことを特徴とする請求項２に記載のソレノイドバルブ装置。
4. チョーク（２）がアクチュエータ（３）の動作を促進する圧力等価手段（pressure equalizing means）を有する請求項１乃至３の何れか一項に記載のソレノイドバルブ装置。
5. アクチュエータ（３）がリニアステッピングモータである請求項１乃至４の何れか一項に記載のソレノイドバルブ装置。
6. ソレノイドバルブがノンリターンバルブ（２３）を有する請求項１乃至５の何れか一項に記載のソレノイドバルブ装置。
7. 各ブローイングステップに、次のステップを含むことを特徴とするブローイング方法であって、
   ―センサ（４）による最初の実時間の測定、制御装置（５）への送信、及びメモリ（ １０）への記録；
   ―圧力増加曲線の測定、制御装置（５）への送信、及びメモリ（１０）への記録；
   ―ブローイングの最終圧力の測定、制御装置（５）への送信、及びメモリ（１０）へ
   の記録；
   各ブローイング段階の間に、次のステップを含むことを特徴とするブローイング方法。
   ―制御装置（５）のソフトウェアによる比較であって、メモリ（１０）に記録された
   履歴を持つ３つの測定の比較とデビエーションの場合の自動的再調整。
8. 圧力センサ（４）による圧力の周期的測定と、制御装置（５）に対する複数の値の送信と、三つの値及び関係する時間の記憶を含むことを特徴とする請求項７に記載のブローイング方法。
9. 次の初期ステップを含むことを特徴とし、
   ―ソレノイドバルブ装置へ送信される開制御信号；
   ―所定のアイドリング時間の後にソレノイドバルブへ制御装置により送信される開制御信号；
   アイドリング時間の再調節は外部システムからの開制御信号とブローイング段階の実際のスタート時間との間に一定の期間を確保するために行われることを特徴とする請求項７又は８に記載のブローイング方法。
10. 圧力曲線のスロープのデビエーションの場合の再調節は、チョーク（２）の設定を変更するために制御装置（５）によりリニアアクチュエータ（３）に送信されるコマンドからなる請求項７に記載のブローイング方法。
11. ブローイング最終圧力のデビエーションの場合の再調節は、ソレノイドバルブを閉鎖するためのコマンドの送信時点を変更することからなる請求項７乃至１０の何れか一項に記載のブローイング方法。
12. 請求項７乃至請求項１１の何れか一項に記載のブローイング方法を含むことを特徴とするポリエチレン テレフタレート ボトルの製造方法。

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